提出了一种有限元和虚拟关节法相结合的协作机器人非线性刚度建模方法,该方法不仅包含连杆和关节模块线性及耦合刚度,还考虑了机器人传动系统非线性刚度、负载作用下雅可比矩阵变化率以及负载和自重引起的位姿变化对机器人刚度非线性的影响。通过有限元子结构法提取机器人各模块的结构刚度矩阵,与传动系统非线性刚度模型相结合,建立机器人各模块的非线性综合刚度模型;采用数值计算方法计算在外力和自重工况下的静力平衡位姿及各模块受力情况;基于虚拟关节法构建机器人的非线性刚度模型,通过非线性有限元仿真验证了该建模方法的正确性。

结构系统连接处的物理参数对于系统建模具有极其重要的影响,如何准确合理地辨识出结构系统连接处的物理参数一直是人们研究的热点,也一个存在相当大难度的问题。一般利用传统的子结构法进行参数辨识,还仅局限于针对非运动状态下系统结构连接处的物理参数识别问题。文中在传统子结构法的基础上,提出一种计算结构系统在运动状态下连接处时变物理参数在线辨识方法,这种方法分两步对系统进行辨识。首先利用子空间法实时辨识出时变结构系统的特征值与特征向量,然后利用辨识出的特征值与特征向量以子结构法为基础在线辨识出连接处的物理参数。通过改变子空间法的Hankel矩阵的分解方法提高计算速度。文中仅用响应数据形成子空间法的脉冲响应矩阵。通过仿真分析验证方法的有效性。

对于具有局部非线性的多自由度动力系统，提出一种有效方法，该方法将线性自由度转换到模态空间中，并对其进行缩减，而将非一自由度仍保留在物理空间中，避免了在数值分析中求非线性因素时的坐标转换。

提出一种通过特征方程反问题识别子结构界面连接刚度参数的直接方法。新方法以动柔度矩阵特征方程为基础，建立通过界面位移求解界面内力的方程，由模态叠加法对可测自由度上不完全的振型拟合估计界面不可测自由度上的位移，适合于部分子结构不具备可测自由度的复杂组合结构。数值仿真算例和工程实例表明本方法具有良好的识别精度和数值稳定性。计算量和对计算机存贮量的要求也较小。

本文提出用子结构法分析一种连续体减振器--圆柱-圆板减振器,以保证理论结果和实际情况的一致,仿真结果表明:这种新形式的减振器可以达到很好的减振效果.同时,在改进减振效果时,本文提出以减振器吸收能量最大为改进目标,以达到同时降低结构多阶振动的目的.

子结构法和并行算法是提高有限元分析效率，求解复杂结构系统的重要方法，并行工程是复杂系统研发推行的最新工作模式。将这种最新工作模式和子结构方法及并行算法相结合，可以极大地提高求解复杂结构大系统的效率。’

基于广义有限元法和子结构法,建立了通过膜片联轴器耦合的双齿轮箱传动系统的动力学模型,通过傅里叶级数法进行求解,获得了耦合系统各啮合副上的动态啮合力和各轴承上的动态轴承力,并与未耦合联轴器的各单独子系统的动力学分析结果进行了对比。结果表明,耦合对于动态啮合力的影响较小,而对于动态轴承力的影响较大,尤其是对与联轴器同轴系上的轴承作用尤为明显;且耦合作用使得动态啮合力和动态轴承力中均增加了其他频率成分,但幅值较小。